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Che cos'è la biochimica?

La biochimica è la scienza che studia i fenomeni chimici e chimico-fisici che si svolgono nella materia vivente, intesa come insieme di tutti gli organismi animali, vegetali e microbici.

La biochimica ha preso origine da altre due scienze distinte: la fisiologia e la chimica.

Cenni storici

Sotto un certo punto di vista potremmo dire che la biochimica nasce, insieme alla chimica, verso la fine del XVIII secolo, quando Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) riuscì a dimostrare l'identità esistente tra le ossidazioni chimiche e le ossidazioni che si verificano nel processo di respirazione delle cellule viventi.

Qualche anno più tardi, un'altra scoperta di portata universale venne a convalidare la data di nascita della biochimica nel XVIII secolo; è la scoperta della fotosintesi clorofilliana quale processo inverso alla respirazione delle cellule animali.

Nel secolo successivo il progresso della biochimica fu però assai lento e spesso legato a quello della chimica e della fisiologia. Fu proprio quando i mezzi d'indagine presi in prestito da queste due scienze vennero applicati - in modo razionale - a problemi fisiologici, che si ottennero i primi risultati sperimentali concreti.

Era comunque necessario mettere a tacere quelle speculazioni filosofiche che negavano a priori la possibilità ai "fenomeni vitali" di poter essere descritti in termini scientifici.

A tale successo contribuì il chimico tedesco Friedrich Wöhler quando riuscì a dimostrare che l'urea contenuta nell'urina di tutti gli animali e il composto di sintesi che egli era riuscito a sintetizzare in laboratorio per decomposizione termica del cianato di ammonio (una sostanza certamente non contenuta nelle cellule animali) erano la stessa sostanza.

Sempre in quel periodo anche il chimico e biologo francese Louis Pasteur (1822-1895) contribuì a debellare le vecchie utopie grazie alla scoperta degli enzimi e ai suoi studi sulla fermentazione, che portarono alla dimostrazione che le cellule viventi sono i veri responsabili della trasformazione del glucosio in alcol etilico.

A stabilire che non era necessaria l'integrità delle cellule ma che bastavano alcune sostanze in esse contenute, chiamate zimasi, per fare avvenire le reazioni fermentative, contribuirono le ricerche del chimico tedesco Eduard Buchner (1860-1917).

Questi scienziati sono i principali protagonisti della nascita della biochimica che ha portato all'identificazione - con la scoperta degli enzimi - di quelle proprietà catalitiche, presentate dalle cellule viventi, fino ad allora sconosciute.

Ricordiamo infine l'opera fondamentale del grande fisiologo francese Claude Bernard (1813-1878), che, oltre a scoprire il glicogeno nei muscoli, fu il primo ad affrontare problemi di patologia cellulare con mezzi chimici tanto da sostenere l'utilità della biochimica quale mezzo di indagine per la diagnosi e la terapia di varie malattie.

Nel corso degli anni, l'impiego appropriato delle tecniche più moderne della chimica e della fisica e l'evidente preminenza nel risolvere alcuni dei problemi più scottanti in campo medico-sociale, hanno portato rapidamente la biochimica dal ruolo di scienza applicata, che ha caratterizzato la sua origine, a quello di scienza pura, di base, progenitrice a sua volta di varie altre branche applicative.

Campi di indagine e applicazioni pratiche della biochimica

La biochimica ha campi d'indagine molto vasti e con limiti così difficili da stabilire che mal si prestano a una definizione, comunque restrittiva.

L'interesse della biochimica si estende dalla composizione chimica delle cellule animali e vegetali, agli aspetti funzionali di tessuti assai organizzati come quello nervoso e quello muscolare, dai meccanismi chimico-fisici che regolano gli scambi a livello delle membrane cellulari, alle relazioni fra struttura chimica e funzione delle più svariate biomolecole quali ormoni, vitamine, enzimi e acidi nucleici.

Per quanto riguarda le applicazioni della biochimica è fuori dubbio che le più importanti riguardano il campo delle scienze mediche proprio grazie all'enorme quantità di risultati che hanno chiarito non solo processi fisiologici fondamentali come la digestione, la respirazione, la nutrizione, la secrezione ghiandolare, la contrazione muscolare, la conduzione degli stimoli nervosi, ecc., ma anche per i contributi apportati nel campo dell'etiologia, della patogenesi e della terapia di vari processi morbosi.

Si deve dunque parlare prima di tutto di biochimica applicata alle scienze mediche, fra cui si trova:

  • la chimica clinica, largamente impiegata per scopi diagnostici;
  • la chimica patologica, che studia le modificazioni biochimiche nel corso di alterazioni morbose cellulari quali la cancerogenesi per citare quella di maggiore impegno sperimentale;
  • l'immunochimica, che ha portato all'identificazione degli anticorpi e al riconoscimento delle loro interazioni con gli antigeni;
  • la chimica microbiologica, con i suoi prestigiosi metodi selettivi di riconoscimento di vitamine e di amminoacidi.

Non meno importante è lo sviluppo che la biochimica dà alle scienze farmaceutiche, alimentari, all'agricoltura, ecc.

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